Thép chịu thời tiết đã phát triển ở nước ngoài như thế nào: Lịch sử từ những cây cầu đến những khu vườn

Thép chịu thời tiết, được biết đến rộng rãi với tên gọi thép corten, là một trong số ít vật liệu xây dựng mà mức độ phổ biến của nó không còn bằng chứng hơn là hứa hẹn. Trước khi trở thành một thiết kế được yêu thích ở mặt tiền, chậu cây và điêu khắc sân vườn, nó đã trải qua nhiều thập kỷ để chứng tỏ bản thân trong các cây cầu, toa tàu và các công trình công nghiệp. Bài viết này theo dõi sự phát triển đó ở nước ngoài, từ các phòng thí nghiệm của những năm 1930 đến thế giới các sản phẩm cảnh quan mà chúng ta biết ngày nay, đồng thời giải thích ý nghĩa của lịch sử khi bạn mua các sản phẩm vỏ cây bây giờ.

Nguồn gốc nước Mỹ: Từ toa tàu đến những cây cầu

Nghiên cứu về thép-hợp kim thấp, thép chống ăn mòn-bắt đầu ở Hoa Kỳ vào những năm 1920 và 1930. Mục tiêu rất thực tế: tìm ra loại thép có thể tồn tại trong điều kiện công nghiệp và ngoài trời khắc nghiệt mà không cần sơn lại thường xuyên. Ứng dụng chính đầu tiên là trong vận tải đường sắt, nơi các toa xe than và thiết bị vận chuyển hàng hóa được hưởng lợi rất nhiều từ vật liệu chống lại sự ăn mòn của khí quyển trong khi vẫn giữ được độ bền.

Đến những năm 1960, vật liệu tương tự được đưa vào xây dựng cầu. Cây cầu thép chịu thời tiết đầu tiên được xây dựng ở New Jersey, Hoa Kỳ vào năm 1964 và cây cầu khung thép New River Gorge hoàn thành năm 1974 đã trở thành điểm tham chiếu cổ điển cho kỹ thuật cầu thép chịu thời tiết. Điều làm cho những công trình kiến ​​trúc này trở nên quan trọng không chỉ là chúng được xây dựng mà còn là chúng không được sơn lại. Nhiều thập kỷ, và trong một số trường hợp là nửa thế kỷ, hoạt động đã cho thấy kết quả tương tự: lớp gỉ được ổn định, cấu trúc vẫn nguyên vẹn và mức tiết kiệm bảo trì so với thép sơn là đáng kể.

Các tiêu chuẩn tuân theo các ứng dụng

Khi kinh nghiệm được tích lũy, các tiêu chuẩn chính thức đã được phát triển để xác định các loại thép này một cách đáng tin cậy. Các khu vực khác nhau sản xuất các loại riêng của họ, tất cả đều được xây dựng trên cùng một logic hợp kim của đồng, crom, niken và phốt pho:

Vùng đất	Tiêu chuẩn đại diện	Các lớp phổ biến
Bắc Mỹ	ASTM A242, ASTM A588, ASTM A606 Loại 4	A588 Hạng A/B, A606 Loại 4
Châu Âu	EN 10025-5	S355J0WP, S355J2WP
Nhật Bản	JIS G 3114	SMA490AW, SMA490BW
Trung Quốc	GB/T 4171	Q355NH, Q345NH

Hiệu suất ăn mòn của các loại này thường được so sánh bằng cách sử dụng phương pháp chỉ số ăn mòn trong ASTM G101, ước tính khả năng chống ăn mòn của thép đối với sự ăn mòn trong khí quyển so với thép cacbon trơn. Về mặt thực tế, chỉ số này giải thích lý do tại sao các kết cấu thép chịu thời tiết được chỉ định phù hợp có thể được thiết kế trong nhiều thập kỷ sử dụng không có lớp phủ.

Được áp dụng trên khắp Châu Âu và Nhật Bản

Theo sự dẫn dắt của Mỹ, thép chịu thời tiết dần dần được áp dụng ở châu Âu và Nhật Bản từ giữa thế kỷ 20. Các kỹ sư châu Âu đã sử dụng nó trong các cây cầu và tòa nhà công nghiệp, sau đó phát hiện ra tiềm năng kiến ​​trúc của nó: bề mặt màu nâu ấm áp phù hợp với thiết kế hiện đại và tối giản, đồng thời loại bỏ các chi tiết sơn đơn giản hóa. Nhật Bản, với mạng lưới cầu dày đặc và nền văn hóa kỹ thuật địa chấn, đã sử dụng thép chống chịu thời tiết cho các cây cầu và sau đó là tấm ốp kiến ​​trúc và nghệ thuật công cộng.

Đặc biệt ở châu Âu, vật liệu được chuyển từ công trình dân dụng sang thiết kế. Các bức tường rèm, cấu trúc công viên, tác phẩm điêu khắc không gian xanh-và trang trí ngoại thất bắt đầu sử dụng thép chống chịu thời tiết để tạo ra màu nâu sô-cô-la-đặc biệt và tính trung thực của nó như một loại vật liệu có thể lão hóa mà không bị hư hỏng.

Từ những cây cầu đến những khu vườn: Cảnh quan hiện đại

Ngày nay, loại thép làm cầu là lựa chọn phổ biến trong cuộc sống ngoài trời. Các ứng dụng hiện đại bao gồm:

Tấm ốp mặt tiền và tường rèm trên các tòa nhà thương mại và dân cư.

Kiến trúc cảnh quan: tường chắn, viền, bậc thang và kết cấu công viên.

Sản phẩm làm vườn: chậu trồng cây, hố lửa, tính năng nước, bình phong, hàng rào và tác phẩm điêu khắc.

Các công trình kiến ​​trúc nghệ thuật và tưởng niệm công cộng có nét đặc trưng khi già đi.

Sự chuyển đổi từ kỹ thuật nặng sang các sản phẩm tiêu dùng đã thay đổi những gì người mua mong đợi: màu sắc nhất quán, độ hoàn thiện bề mặt được kiểm soát và hành vi ăn mòn phù hợp với các khu vườn hơn là đường cao tốc.

Bài học thiết kế từ nửa thế kỷ phục vụ

Hồ sơ phục vụ lâu dài cũng dạy cho các kỹ sư và nhà sản xuất những hạn chế quan trọng:

Sự ố màu của dòng chảy: lớp gỉ còn non giải phóng dòng chảy oxit-sắt có thể làm ố màu nền lát nhẹ, vì vậy thiết kế hệ thống thoát nước rất quan trọng.

Tiếp xúc với clorua: phun muối biển làm tăng tốc độ ăn mòn, vì vậy các khu vực ven biển cần vật liệu dày hơn hoặc các biện pháp bảo vệ.

Độ ẩm liên tục: giữ nước bám vào thép hoặc chôn thép trong đất mà không thoát nước, ngăn cản quá trình khô-ướt mà lớp gỉ cần có.

Chất lượng vật liệu: hiệu suất phụ thuộc vào hợp kim chính xác; các nhà cung cấp có uy tín cung cấp chứng chỉ kiểm tra nhà máy xác nhận cấp độ.

Lịch sử này có ý nghĩa gì đối với người mua ngày nay

Khi bạn mua sản phẩm corten, lịch sử quan trọng theo ba cách. Trước tiên, hãy chọn các sản phẩm được làm từ các loại được công nhận như ASTM A588, ASTM A606 Loại 4, EN 10025-5 S355J0WP hoặc GB/T 4171 Q355NH để có thể dự đoán được hành vi của lớp gỉ. Thứ hai, kiểm tra xem nhà sản xuất có thể cung cấp chứng chỉ nhà máy và hồ sơ kiểm tra chất lượng hay không, cùng nguyên tắc khiến các dự án cầu trở nên đáng tin cậy. Thứ ba, mong đợi sự hướng dẫn trung thực về các điều kiện thoát nước, dòng chảy và địa điểm, bởi vì đặc tính của vật liệu đã được ghi chép đầy đủ sau gần một thế kỷ sử dụng.

Câu hỏi thường gặp

Thép phong hóa được phát triển lần đầu tiên khi nào và ở đâu?

Nghiên cứu và ứng dụng ban đầu bắt đầu ở Hoa Kỳ vào những năm 1920 và 1930, ban đầu là cho vận tải đường sắt. Nó được chuyển sang xây dựng cầu vào những năm 1960 và cây cầu thép chịu được thời tiết đầu tiên được xây dựng ở New Jersey, Hoa Kỳ vào năm 1964.

Tại sao những cây cầu thép cũ phong hóa vẫn còn được sử dụng?

Bởi vì lớp gỉ bảo vệ sẽ ổn định theo thời gian và làm chậm quá trình ăn mòn hơn nữa ở tốc độ rất thấp. Nhiều cây cầu thép chịu được thời tiết được xây dựng cách đây nhiều thập kỷ vẫn được sử dụng bình thường với mức bảo trì tối thiểu, điều này chứng tỏ khả năng tồn tại lâu dài của vật liệu-.

Những tiêu chuẩn nào bao gồm thép phong hóa hiện nay?

Các tiêu chuẩn chính là ASTM A242, ASTM A588 và ASTM A606 Type 4 ở Bắc Mỹ, EN 10025-5 (S355J0WP, S355J2WP) ở Châu Âu, JIS G 3114 ở Nhật Bản và GB/T 4171 (Q355NH, Q345NH) ở Trung Quốc. ASTM G101 cung cấp chỉ số ăn mòn được sử dụng để so sánh các cấp độ.

Thép chịu thời tiết có giống như thép thông thường bị rỉ sét không?

Không. Thép phong hóa có chứa các nguyên tố hợp kim như đồng, crom và niken giúp lớp gỉ ổn định và có tính bảo vệ. Thép thông thường bị rỉ sét liên tục và mất đi độ dày nên phải sơn lại.

Làm thế nào thép chịu được thời tiết lại trở thành vật liệu thiết kế cho khu vườn?

Sau nhiều thập kỷ cầu và dịch vụ công nghiệp đã chứng tỏ độ bền của nó, các kiến ​​trúc sư bắt đầu sử dụng nó cho mặt tiền và không gian công cộng, đồng thời các nhà sản xuất đã biến nó thành các sản phẩm làm vườn như chậu trồng cây, hố đốt lửa, bình phong và tác phẩm điêu khắc được hưởng lợi từ màu sắc và chi phí bảo trì thấp.

Thảo luận về dự án thép Corten của bạn với chúng tôi